Hiroyuki Kakinoki iš Šigos prefektūros gerus dvidešimt penkerius metus suko galvą, kaip apsaugoti Bivos ežero pakrantes nuo fejerverkų šiukšlių, liekančių po kasmetinių rugpjūčio pasirodymų. Ilgą laiką visos pastangos ėjo perniek, nes apvalkalams bandytos naudoti dervos arba pernelyg greitai praleisdavo drėgmę, arba, dar blogiau, irdamos gamindavo mikroplastiką, tad viena problema tiesiog pakeisdavo kitą.

Viskas apsivertė 2018 metais, kai jis susipažino su Riukoku universiteto polimerų chemijos profesoriumi Takahiko Nakaoki, tyrinėjančiu vandenyje tirpias dervas žemės ūkiui – sėklų apvalkalams bei dirvos gerintuvams. Po aštuonerių metų bendro darbo jie pristatė fejerverko korpusą, kuris patekęs į vandenį suminkštėja tarsi šildoma karamelė.

Upėje ar ežero pakrantėje tokį apvalkalą tekantis vanduo visiškai ištirpina vos per parą, kai įprastam popieriaus korpusui prireiktų net pusmečio. Šiemet „Kakinoki Hanabi Kogyo“ planuoja pagaminti apie dvidešimt tūkstančių fejerverkų, ir bent pusė jų jau turės naujuosius ekologiškus apvalkalus. Pirmieji tokie šūviai jau nušvietė dangų virš Toja ežero Hokaide, o netrukus jie džiugins ir Okinavos baltojo smėlio paplūdimių lankytojus.

Ši istorija iš Japonijos puikiai atspindi visoje pirotechnikos industrijoje jau du dešimtmečius vykstančius procesus, nors paprastiems žiūrovams, danguje stebintiems įspūdingą reginį, jie lieka visiškai nematomi. Fejerverkų chemija išgyvena vieną didžiausių lūžių per visą savo istoriją. Įdomiausia tai, kad šiuos pokyčius paskatino ne griežti reguliuotojai ar aplinkosaugos aktyvistai, o gana proziška problema, su kuria pirmoji susidūrė Anaheime, Kalifornijoje, įsikūrusi Disneilendo pramogų imperija.

Praėjusio amžiaus devintojo dešimtmečio pabaigoje parko kaimynai ėmė masiškai skųstis dūmais po kasdienių fejerverkų pasirodymų. Ieškodama išeities, „Disney“ vadovybė kreipėsi į Los Alamos nacionalinę laboratoriją – vieną iš nedaugelio vietų pasaulyje, kur mokslininkai dirbo su azoto turinčiais energetiniais junginiais, ir paprašė sukurti dūmų neskleidžiančius fejerverkus. Tos pačios laboratorijos sprogmenų chemikas Davidas Chavezas vėliau aiškino, kad pagrindinis kaltininkas buvo šimtmečius fejerverkams iškelti naudotas juodasis parakas. Jo degimo produktai, ypač kalio chloridas iš oksidatoriaus ir metalo oksidai iš kuro, danguje ir sukurdavo tirštą dūmų debesį po kiekvieno šūvio.

Išeitis, kurią bendradarbiaudami su „Disney“ atrado laboratorijos mokslininkai, iš esmės apvertė visą fejerverkų cheminę logiką. Vietoj anglies pagrindu veikiančių komponentų, tokių kaip medžio anglis, dekstrino rišikliai ir organiniai užpildai, ekspertai pasitelkė azotu praturtintus junginius, pavyzdžiui, tetrazolo bei tetrazino darinius. Kaip greitai ir švariai degantį pakaitalą jie pasirinko nitroceliuliozę. Ši medžiaga savo molekulėje, kaip nitrato esterius, jau turi beveik visą degimui reikalingą deguonį, todėl jai nebereikia perchlorato oksidatorių.

Rezultatas pranoko lūkesčius, nes pavyko sukurti ugnį praktiškai be suodžių – degimo proceso metu išsiskiria tik anglies dioksidas, vanduo ir azotas. Kadangi dūmų beveik neliko, sodrioms spalvoms išgauti dabar užtenka gerokai mažiau cheminių medžiagų, o tai tuo pačiu drastiškai sumažina ir sunkiųjų metalų kiekį. Nuo 2004 metų Disneilendas juodojo parako kėlimo užtaisus pakeitė pneumatinėmis paleidimo sistemomis. Dabar fejerverkai į orą šauna suslėgto oro pagalba, nepalikdami jokio dūmų pėdsako – tos šviesios linijos, kurią įprastai matome kylant užtaisui.

Tai, kas Disneilende prasidėjo kaip lokalus ginčas su kaimynais dėl oro taršos, per porą dešimtmečių išaugo į milžinišką industrijos šaką. Remiantis naujausiais rinkos duomenimis, 2025 metais ekologiškų fejerverkų segmentas turėtų siekti apie 3,8 milijardo dolerių, o prognozuojama, kad iki 2034 metų ši suma pasieks 7,6 milijardo, fiksuojant maždaug 8 procentų kasmetinį augimą. Didelę dalį šio spurto generuoja masiniai renginiai, kurių organizatoriai vis dažniau reikalauja tvarių sprendimų. Šią tendenciją ypač sustiprino 2024 metų Paryžiaus olimpinės žaidynės, tapusios aplinką tausojančio renginių organizavimo etalonu.

Mažai dūmų keliančią pirotechniką jau seniai naudoja tokie milžinai kaip „Superbowl“, olimpinių žaidynių ceremonijos, didžiausi muzikos festivaliai ar net „Cirque du Soleil“ cirkas. Čia svarbi ne tik aplinkosauga, bet ir praktinė pusė: kai atlikėjams vakarą iš vakaro tenka dirbti tame pačiame dūmų debesimi, uždarose patalpose ant paviršių nusėdančiose dulkėse pradeda kauptis metalai.

Matydami technologijos potencialą, du buvę Los Alamos mokslininkai, Hiskey ir Naudas, paliko laboratoriją ir Naujosios Meksikos gilumoje, milžiniškame sandėlyje įkūrė bendrovę „DMD Systems“. Čia jie ne tik gamino, bet ir iškart po tuo pačiu stogu testavo mažai dūmijančią pirotechniką. Jų pirmaisiais klientais tapo uždarų patalpų renginių, cirkų bei roko koncertų organizatoriai. Būtent ši niša leido technologijai subręsti iki tokio lygio, kai į ją dėmesį pagaliau atkreipė didžiųjų lauko šou rengėjai.

Kaip pastebėjo Davidas Chavezas iš Los Alamos laboratorijos, labiausiai intriguoja tai, jog šią transformaciją varo ne griežti įstatymai, o pasikeitę visuomenės lūkesčiai. Kai tik keli inovatyvūs gamintojai rinkai pasiūlė švaresnius produktus, kitiems industrijos žaidėjams neliko nieko kito, kaip tik sekti jų pavyzdžiu ir ieškoti būdų, kaip sumažinti dūmus bei taršą.

Grįžtant prie Japonijos ir inovatyvių tirpstančių apvalkalų, šią istoriją ypatinga daro dar vienas svarbus aspektas. Tekančios Saulės šalyje didžioji dalis fejerverkų festivalių tradiciškai vyksta virš upių, ežerų ar jūros. K. Kakinoki ištisus dešimtmečius stebėjo, kaip po jo pasirodymų vandens paviršiumi plūduriuoja fejerverkų popieriaus liekanos. Nors formaliai šis popierius yra biologiškai skaidus, realybėje skaidymosi procesas trunka mėnesius, ilgą laiką paversdamas pakrantes šiukšlynu ir keldamas pavojų gyvūnams, kurie gali tas atliekas praryti.

Tuo tarpu naujoji derva nekenksminga net ją suvalgius, nes ji jau seniai ir plačiai naudojama žemės ūkyje, tad net žuvims ar paukščiams susidūrus su tokia liekana, jokios žalos nepadaroma. Kraftinis popierius vis dar reikalingas kaip drėgmės barjeras, tačiau jo kiekį pavyko sumažinti perpus – nuo maždaug dviejų A3 formato lapų iki vieno. Pats gamybos procesas nebuvo lengvas, nes lipni derva nuolat vėlėsi gamybos mašinose, kol inžinieriams pavyko atrasti tobulą atleidimo agentų balansą.

Ekologiškų fejerverkų rinka sparčiai stiebiasi ne tik dėl išrastų naujų cheminių mišinių, bet ir dėl pačių švenčių evoliucijos. Profesionalūs šou, kuriuose kiekvienas šūvis tiksliai sinchronizuojamas su muzika ir valdomas kompiuteriu, iš prigimties yra kur kas efektyvesni už šimtus rankomis paleidžiamų pavienių baterijų. Tikslus laiko planavimas reiškia mažiau atliekų ir padeda išvengti nesudegusių komponentų.

Be to, „Disney“ parkuose išpopuliarėjusios pneumatinės paleidimo sistemos leidžia idealiai kontroliuoti šūvio aukštį bei laiką. Tai ne tik drastiškai sumažina dūmų kiekį, bet ir atveria galimybes pirotechnikams sukurti anksčiau neįsivaizduojamus efektus – pavyzdžiui, itin žemus sprogimus tiesiai virš vandens paviršiaus, visiškai išvengiant kėlimo užtaiso dūmų pėdsako.

Lietuvos pirotechnikos meistrai šioje srityje tikrai neatsilieka nuo pasaulinių tendencijų. Įmonė „Vilniaus Saliutas“, 2024 metais triumfavusi ir laimėjusi pirmąją vietą 32-ajame Tarptautiniame Hanoverio fejerverkų festivalyje, savo profesionaliuose pasirodymuose jau ilgą laiką naudoja elektronines paleidimo sistemas ir precizišką sinchronizaciją su muzika. Tokios technologijos leidžia labai tiksliai dozuoti kiekvieną efektą ir gerokai sumažinti bendrą sprogmenų kiekį, išlaikant tą patį galingą vizualinį įspūdį.

Kai šūvis dangų skrodžia būtent tuo momentu, kai muzika pasiekia kulminaciją, ir sprogsta idealiai suplanuotame aukštyje, kiekvienas gramas pirotechnikos išnaudojamas maksimaliai, todėl pasirodymo netikslumų nebereikia kompensuoti papildomomis salvėmis. Tai ir yra ta nematoma ekologiško šou pusė, apie kurią žiūrovai dažnai nesusimąsto: profesionalus pasirodymas su penkiais šimtais nepriekaištingai suplanuotų šūvių sukuria kur kas stipresnę emociją nei tūkstantis nesinchronizuotų sprogimų, o gamtai tenka perpus mažesnė dūmų ir ant žemės krintančių atliekų našta.

Azotu praturtintų junginių mokslas per pastaruosius dvidešimt metų smarkiai nutolo nuo pirmųjų Los Alamos laboratorijos eksperimentų. Šiandien rinkoje galima rasti stroncio pagrindu sukurtų sodriai raudonų kompozicijų be jokių chloro donorų, vario jodidu išgaunamų mėlynų mišinių, kuriuos anksčiau buvo neįmanoma sukurti be toksiškų medžiagų, ar net propelentų be sieros, sumažinančių ir kvapą, ir dūmus. Rinkos tyrimai rodo, kad ekologiški fejerverkai gali sumažinti kietųjų dalelių emisiją iki 60 procentų, perchlorato žalą dirvožemiui – daugiau nei 75 procentais, o triukšmo lygį kai kuriose produktų linijose numušti iki 40 decibelų.

Nors ši produkcija vis dar kainuoja brangiau nei tradiciniai, Kinijoje iš pigių žaliavų masiškai gaminami fejerverkai, H. Kakinoki istorija Japonijoje ir „DMD Systems“ sėkmė Naujojoje Meksikoje įrodo vieną svarbų dalyką. Kartais pakanka vos vieno žmogaus, kuriam tiesiog įkyrėjo šiukšlės pamėgto ežero pakrantėje ar dūmai po kaimynų langais, kad pažangiausia technologija pagaliau išsiveržtų iš laboratorijos ir nušviestų naktinį dangų.